基于GIS和经验模型的中尺度流域土壤侵蚀时空动态分析 ——以孤山川流域为例

论文摘要

孤山川流域是黄土高原典型支流,位于多沙粗砂区,由于该地区独特的地形和气候因子作用,加上人类活动破坏森林植被、过度开垦、不合理耕作方式等,加速了水土流失程度,使该区成为黄土高原侵蚀较为严重的地区之一。本文借助遥感和GIS技术,对研究区近30年来的土壤侵蚀进行定量评估,就其水土流失的时空演变和地理空间的分异特征进行分析,以期为该区水土流失综合治理提供数据支持与技术支撑。本研究的主要内容如下:（1）建立了评价指标数据库:以经验性土壤侵蚀模型为基础,以黄土高原丘陵沟壑区为研究对象,收集整理已有数据,建立了侵蚀产沙经验模型指标体系;基于多期间遥感影像,提取了1975,1986,1997和2006年土地利用图和植被盖度,收集整理研究区域气象、土壤、地形数据,利用统一数据格式和投影,在ArcGIS下建立土壤侵蚀评价基础数据库。（2）完成了孤山川流域土壤侵蚀综合评价与分析:在GIS支持下,利用CSLE模型、结合风蚀和沟蚀评价方法,完成了1975年,1986年,1997和2006年四年的土壤侵蚀评价,通过水文资料进行对比,对土壤侵蚀评价的精度进行了分析。（3）从孤山川流域1975-2006年水土流失动态变化可知,流域的土壤侵蚀情况分两个阶段:第一阶段从1975年到1986年,侵蚀土壤面积增加138.13km2,侵蚀土壤占流域总面积的百分比从65.94%增加到76.80%,46.69%的地方侵蚀强度增加;第二阶段从1986年到2006年,土壤侵蚀的面积减少了163.09km2,侵蚀土壤占土地总面积的百分比从76.80%减小到63.98%,其中从1997年到2006年变化较大,侵蚀土壤面积减少128.19 km2,占总面积的49.45%,到2006年,流域的土壤侵蚀得到了较好的控制。（4）中度以上的土壤侵蚀与高降雨侵蚀力值分布区对应关系较好。从时间上看,流域强烈的水土流失与区内活跃的人类活动有很大关系。在研究期第一阶段,消极的人类活动如毁林开荒等加速了土壤侵蚀,造成本阶段水土流失增强;在第二阶段,由于一些积极的人类活动,特别是本阶段后期退耕还林工程的实施,使流域的水土保持工作取得了很大的成效,在一定程度上减弱了流域的水土流失,对流域的生态环境恢复起到了积极的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外水土流失经验模型研究与开发现状
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 进展与问题
• 1.3 研究目标和内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 基础数据及研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 土壤与植被
• 2.1.4 气候与水文特征
• 2.2 基础数据
• 2.3 研究方法与技术路线
• 2.3.1 研究方法
• 2.3.2 技术路线
• 第三章 影响孤山川流域土壤侵蚀因素的时空变化
• 3.1 降雨因素
• 3.1.1 降雨量的时空变化
• 3.1.2 降雨侵蚀力的计算方法
• 3.1.3 降雨侵蚀力的时空变化
• 3.2 土壤因素
• 3.2.1 土壤可蚀性概念
• 3.2.2 土壤可蚀性因子的计算方法
• 3.2.3 土壤可蚀性因子计算结果
• 3.3 地形因素
• 3.3.1 孤山川流域 DEM 的建立
• 3.3.2 孤山川流域地形因子提取
• 3.4 水土保持措施因素
• 3.4.1 生物措施因子 B
• 3.4.2 工程措施因子 E
• 3.4.3 耕作措施因子 T
• 3.5 沟道措施因素和风蚀因素
• 3.5.1 沟蚀影响的计算分析
• 3.5.2 风蚀影响的计算分析
• 第四章 孤山川流域土壤侵蚀的时空差异
• 4.1 评价方法与数据
• 4.1.1 评价方法与数据基础
• 4.1.2 评价采用指标
• 4.2 水蚀特征分析
• 4.2.1 孤山川流域土壤侵蚀状况及其时空变化
• 4.2.2 孤山川流域水土流失时空格局的土地利用相关分析
• 4.3 沟蚀与风蚀的影响
• 4.3.1 引入沟蚀系数
• 4.3.2 引入风蚀系数
• 4.4 总结
• 第五章 结论
• 5.1 本研究主要结论
• 5.2 存在的问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介